Сажові планети можуть маскуватися під водні світи

Астрономи, які традиційно вважали водні світи одними з найпоширеніших типів планет у нашій галактиці, тепер розглядають альтернативу: деякі з цих екзопланет можуть бути не водними, а сажовими світами, сформованими з багатих на вуглець органічних сполук.

У новому дослідженні під керівництвом Цзе Лі з Мічиганського університету запропоновано концепцію “сажової лінії” — межі в протопланетних дисках, де органічні матеріали типу CHON (вуглець, водень, кисень, азот) залишаються стабільними. Ця лінія розташована ближче до зорі, ніж “снігова лінія”, де вже може існувати водяний лід. За межами сажової лінії могли формуватися планети, багаті на сажу, але з мінімальним вмістом води.

Такі світи, за моделями, могли б складатися до 25% із сажі за масою, бути схожими на Титан та мати атмосфери з метаном чи іншими органічними леткими речовинами. Далі, за сніговою лінією, утворювалися комбіновані сажово-водні планети з 15–20% сажі та різним вмістом води — від “сухих” (25%) до “вологих” (50%).

Ключова проблема полягає в тому, що за співвідношенням маси і радіуса неможливо відрізнити сажові світи від водних. Це означає, що багато “міні-Нептунів”, які нині класифікують як водні, насправді можуть бути багатими на органічний вуглець. Для розмежування необхідні детальні спектральні спостереження їхніх атмосфер.

Саме цим займається космічний телескоп Джеймса Вебба. Він уже виявив метан і вуглекислий газ в атмосфері K2-12b та TOI-280d. Остання особливо цікава через високе співвідношення вуглецю до кисню, що вказує на можливу належність до сажових світів.

Такі планети мають подвійний потенціал. З одного боку, алмазні ядра та повільний цикл летких речовин у мантії можуть ускладнити формування магнітного поля й зробити середовище менш придатним для життя. З іншого — багатство метану та інших органічних молекул може створити умови для пребіотичної хімії, що є першим кроком до зародження життя.

Як підкреслюють дослідники, остаточну відповідь дасть лише розширене атмосферне зондування й точніші моделі планетних складів. А поки, як жартують самі автори, легко уявити, як майбутні кінематографісти відправлять героя у подорож метановими морями цих загадкових світів.